18 Методика измерения горизонтальных углов буссолью. Общая схема буссоли

Буссоль БГ-1

Предназначена для измерения румбов и азимутов направлений, горизонтальных углов на геодезических полигонах, топографических и лесоустроительных работах.

Многие работники лесной отрасли когда-то задавали вопрос, как пользоваться буссолью. И сейчас эта тема актуальна для начинающих, т.к. стоимость на электронные приборы высока, большинство лесопользователей используют именно буссоль. Наиболее распространенный прибор БГ-1

Устройство и принцип работы

Основными частями буссоли является лимб 6, смотрим рисунок, алидада 7, и геодезическое устройство 23. Лимб 6 состоит из литого корпуса.

На конической поверхности лимба награвирована круговая шкала 1.

Алидада состоит из литого основания. Устройство буссоли обеспечивает свободное вращение алидады относительно лимба.

Алидада и лимб скреплены кольцом 5. На конических поверхностях выступов алидады награвированы два верньера 2, диаметрально противоположных друг другу. На алидаде установлены два складных диоптра: глазной 18 и предметный 10. Глазной диоптр имеет узкую смотровую щель, предметный — вертикально натянутую в прорези нить 11. В центре алидады установлено геодезическое устройство, скрепленное жестко с ней винтами 4.

Геодезическое устройство состоит из корпуса 20, на верхней кольцевой поверхности которого нанесена шкала румбов 25. В центре корпуса ввернут ниппель 12 с установленной в нем иглой 15 и юстировочным винтом 17,

Стальная магнитная стрелка 24 агатовым подпятником 13 посажена на острие иглы. Для предохранения стрелки и шкалы от осадков, пыли и механических повреждений служит крышка 19 с защитным стеклом 14. Арретирующее устройство состоит из пружины 8, втулки 16 и профилированного кулачка 9. При вращении крышки по часовой стрелке пружина арретира, понуждаемая кулачком, поднимает втулкой стрелку, снимая ее с иглы и поджимая к стеклу. В таком положении стрелка и игла не воздействуют друг на друга, предохранены от износа и повреждений. Поворотом крышки против часовой стрелки стрелку буссоли опускают на иглу.

В центральное отверстие лимба снизу ввинчена переходная втулка 21 и ось 22, в которой имеется снизу глухое коническое отверстие для посадки на стойку. Переходная втулка с осью соединяется закрепительным винтом 3.

Принцип работы буссоли основан на свойстве, свободно подвешенной намагниченной стрелки располагаться в плоскости магнитного меридиана.

Порядок работы

Установку буссоли производить на колу (стойке) для чего:

рассоединить переходную втулку 21 и ось 22, повернув закрепительный винт 3 против часовой стрелки на 1,5-2 оборота;

плотно посадить ось на кол, предварительно вбитый в грунт и выверенный по отвесу;

соединить переходную втулку с буссолью путем ее вращения по часовой стрелке до упора;

надеть буссоль с переходной втулкой на ось.

Для измерения румбов и азимутов после установки буссоли на колу:

- раскрыть диоптры 10 и 18;

- повернуть крышку 19 против часовой стрелки до упора;

- совместить числовую отметку «0» верньера 2 при глазном диоптре 18 с числовой отметкой «0» шкалы лимба 6 поворотом алидады 7 и числовую отметку «0» шкалы румбов 25 с северным (чёрным) концом магнитной стрелки 24 поворотом всей буссоли.

Закрепить буссоль на колу, зажав закрепительный винт. Поворотом алидады совместить нить 11 предметного диоптра 10 с предметом (целью), азимут (румб) направления на который определяется.

Снять отсчеты:

для азимутов — по лимбу с помощью верньера при глазном диоптре;

для румбов — по шкале румбов, используя в качестве указателя северный конец магнитной стрелки.

После окончания работ заарретировать магнитную стрелку поворотом крышки по часовой стрелке.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ подвергать буссоль воздействию толчков, встряхиваний и других ударных нагрузок в разарретированном состоянии.

Для измерения горизонтальных углов, после установки буссоли на колу, раскрыть диоптры и закрепить буссоль на колу, зажав закрепительный винт.

Совместить поворотом алидады нить предметного диоптра с предметом и снять отсчет по лимбу с помощью верньера при глазном диоптре.

Совместить поворотом алидады нить предметного диоптра с другим предметом и аналогично снять отсчет по лимбу.

Вычислить разность двух отсчетов. Полученное значение будет равно горизонтальному углу между данными предметами.

19 Измерение превышений. Виды нивелирования

Главной задачей в капитальном строительстве яв-ляется повышение эффективности капитальных вложений за счет улучшения планирования, проектирования и орга-низации строительного производства, сокращения продол-жительности и снижения стоимости строительства. В настоящее время в нашей стране расширяется строительство крупных промыш-ленных комплексов, городов.

Инженерно-геодезические работы стали неотъемлемой частью технологического процесса строительства, сопут-ствуя всем этапам создания сооружения. От оперативного и качественного геодезического обеспечения во многом зависят качество и сроки строительства. Инженеру-геодезисту необходимо знать состав и технологию геодезических работ, обеспечивающих изыскания, проектирование, стро-ительство и эксплуатацию сооружений. Он должен уметь квалифицированно использовать топографо-геоде-зический материал, выполнять типовые детальные раз-бивки для отдельных строительных операций и регламент-ные исполнительные съемки результатов строительно-монтажных работ.

Нивелирование - это вид геодезических работ по опре-делению превышений.

Нивелирование обычно используют для определения высот точек при составлении топографических планов, карт, профилей, при перенесении проектов застройки и планировки территории по высоте. При производстве строительно-монтажных работ с помощью нивелирования устанавливают строительные конструкции в проектное положение по высоте. Применяют нивелирование при наблюдениях за осадками и деформациями зданий, для определения вертикальных перемещений точек зданий и сооружений.

Различают следующие методы нивелирования:

1) геоме-трическое нивелирование;

2) тригонометрическое нивелирование;

3) физическое нивелирование:

- гидростатическое нивелирование;

- барометрическое нивелирование;

- радиолокационное нивелирование;

4) автомати-ческое.

Геометрическое нивелирование - это метод определе-ния превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование широко применяется в геодезии и строительстве.

Тригонометрическое нивелирование - это метод опре-деления превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топо-графических съемках и при определении больших пре-вышений.

К физическому нивелированию относят методы, основан-ные на использовании различных физических явлений: метод гидростатического нивелирования, основанный на применении сообщающихся сосудов; барометрического ни-велирования, основанный на определении превышений по разностям атмосферного давления в наблюдаемых точ-ках; радиолокационного нивелирования, основанного на отражении электромагнитных волн от земной поверхно-сти и определении времени их прохождения.

Метод гидростатического нивелирования применяют в производстве строительно-монтажных работ для выверки конструкций в стесненных условиях. Его часто используют при наблюдениях за деформациями инженер-ных сооружений.

Барометрическое нивелирование применяют в началь-ный период инженерных изысканий. Радиолокационное нивелирование выполняют при аэрофотосъемке местности.

Автоматическое нивелирование осуществляют с по-мощью специальных приборов, устанавливаемых на авто-мобилях, железнодорожных вагонах и т.п. При автома-тическом нивелировании сразу вычерчивается на специаль-ной ленте профиль местности. Этот метод находит приме-нение при изысканиях линейных сооружений и для кон-троля положения железнодорожных путей. Курс инженерной геодезии: Учебник для ВУЗов/под ред. В.Е. Новака. - М.: Недра, 1989. - с. 119-122.

Геометрическое нивелирование в настоящее время изучено достаточно полно и не вы вызывает сомнений в своих точностных характеристика

20 Геометрического нивелирования. Сущность. Способы. Определение отметок

главной задачей в капитальном строительстве яв-ляется повышение эффективности капитальных вложений за счет улучшения планирования, проектирования и орга-низации строительного производства, сокращения продол-жительности и снижения стоимости строительства. В настоящее время в нашей стране расширяется строительство крупных промыш-ленных комплексов, городов.

Инженерно-геодезические работы стали неотъемлемой частью технологического процесса строительства, сопут-ствуя всем этапам создания сооружения. От оперативного и качественного геодезического обеспечения во многом зависят качество и сроки строительства. Инженеру-геодезисту необходимо знать состав и технологию геодезических работ, обеспечивающих изыскания, проектирование, стро-ительство и эксплуатацию сооружений. Он должен уметь квалифицированно использовать топографо-геоде-зический материал, выполнять типовые детальные раз-бивки для отдельных строительных операций и регламент-ные исполнительные съемки результатов строительно-монтажных работ.

Нивелирование - это вид геодезических работ по опре-делению превышений.

Нивелирование обычно используют для определения высот точек при составлении топографических планов, карт, профилей, при перенесении проектов застройки и планировки территории по высоте. При производстве строительно-монтажных работ с помощью нивелирования устанавливают строительные конструкции в проектное положение по высоте. Применяют нивелирование при наблюдениях за осадками и деформациями зданий, для определения вертикальных перемещений точек зданий и сооружений.

Различают следующие методы нивелирования:

1) геоме-трическое нивелирование;

2) тригонометрическое нивелирование;

3) физическое нивелирование:

- гидростатическое нивелирование;

- барометрическое нивелирование;

- радиолокационное нивелирование;

4) автомати-ческое.

Геометрическое нивелирование - это метод определе-ния превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование широко применяется в геодезии и строительстве.

Тригонометрическое нивелирование - это метод опре-деления превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топо-графических съемках и при определении больших пре-вышений.

К физическому нивелированию относят методы, основан-ные на использовании различных физических явлений: метод гидростатического нивелирования, основанный на применении сообщающихся сосудов; барометрического ни-велирования, основанный на определении превышений по разностям атмосферного давления в наблюдаемых точ-ках; радиолокационного нивелирования, основанного на отражении электромагнитных волн от земной поверхно-сти и определении времени их прохождения.

Метод гидростатического нивелирования применяют в производстве строительно-монтажных работ для выверки конструкций в стесненных условиях. Его часто используют при наблюдениях за деформациями инженер-ных сооружений.

Барометрическое нивелирование применяют в началь-ный период инженерных изысканий. Радиолокационное нивелирование выполняют при аэрофотосъемке местности.

Автоматическое нивелирование осуществляют с по-мощью специальных приборов, устанавливаемых на авто-мобилях, железнодорожных вагонах и т.п. При автома-тическом нивелировании сразу вычерчивается на специаль-ной ленте профиль местности. Этот метод находит приме-нение при изысканиях линейных сооружений и для кон-троля положения железнодорожных путей. Курс инженерной геодезии: Учебник для ВУЗов/под ред. В.Е. Новака. - М.: Недра, 1989. - с. 119-122.

Геометрическое нивелирование в настоящее время изучено достаточно полно и не вы вызывает сомнений в своих точностных характеристиках

При тригонометрическом нивелировании (рис. 1) над точкой А устанавливают теодолит и измеряют высоту при-бора iп, a в точке В устанавливают рейки. Для определе-ния превышения h измеряют угол наклона н, горизонталь-ное проложение d и фиксируют высоту визирования V (отсчет, на который наведен визирный луч).

В1В2 = d tg н; В1В3 = В1В2 + iп; (1.1)

h = ВВ3 = В1В3 - V (1.2.)

Тогда

h = d tg н + iп - V (1.3)

При использовании тригонометрического нивелирова-ния для топографических съемок в качестве визирной цели в точке В устанавливают нивелирную рейку. В этом случае d определяют с помощью нитяного дальномера.

Известно, что

d = (Кn + с) cos2 н (1.4)

Подставив это значение в формулу (1.3), получим формулу для вычисления превышения:

h = (Кn + с) cos2 н tg н + iп - V;

h = (1/2) (Kn + с) sin2 н + iп - V (1.5)

В процессе нивелирования на открытой местности при измерении угла н удобно визировать на точку, располо-женную на высоте прибора.

Для этого на отсчете по рейке, равном iп, привязы-вают ленту. Тогда при iп = v формула (1.5) примет вид: Курс инженерной геодезии: Учебник для ВУЗов/под ред. В.Е. Новака. - М.: Недра, 1989., с.-144-146 .

h = (1/2) (Кn + с) sin 2н (1.6)

21 Классификация нивелиров. Устройство нивелира с уровнем

В зависимости от устройств, применяемых для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают двух видов - с цилиндрическим уровнем на зрительной трубе (рис.31) и с компенсатором углов наклона, т.е. беэ цилиндрического уровня.

Нивелиры бывают трех классов точности:

1. Н-05, Н-1, Н-2 - высокоточные для нивелирования I и II классов;

2. Н-3 - точные для нивелирования III и IV классов;

3. Н-10 - технические для топографических съемок и других видов инженерных работ.

Число в названии нивелира означает среднюю квадратическую погрешность в мм нивелирования на 1 км двойного хода. Для обозначения нивелиров с компенсатором к цифре добавляется буква К,

а для нивелиров с горизонтальным лимбом - буква Л, например Н-10КЛ.

Для установки нивелира в рабочее положение его закрепляют на штативе становым винтом и вращением сначала двух, а затем третьего подъемных винтов приводят пузырек круглого уровня на середину. Отклонение пузырька от середины допускается в пределах второй окружности. В этом случае диапазон работы элевационного винта позволит установить пузырек цилиндрического уровня в нульпункт и установить визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение при соблюдении главного условия (для нивелира с цилиндрическим уровнем UU1 WW1). Приближенное наведение на нивелирную рейку выполняют с помощью мушки, расположенной сверху зрительной трубы. Более точное наведение осуществляют вращением наводящего винта зрительной трубы, которую перед отсчетом по рейке предварительно устанавливают по глазу (вращением окуляра) и по предмету (вращением кремальеры) для четкого совместного изображения сетки нитей и делений на нивелирной рейке. Перед отсчетом по средней нити тщательно совмещают концы пузырька цилиндрического уровня в поле зрения трубы, медленно вращая элевационный винт

22 Нивелирование участка по квадратам

нивелирование поверхности - это вид геодезической съемки, который производят для создания крупномасштабных топографических планов. Топографические планы на основе нивелирования поверхности по квадратам широко применяются в строительстве для вертикальной планировки строительных площадок, промышленных площадках горных предприятий, участков открытых горных работ, для проектирования осушительных и оросительных систем и т.д.

В зависимости от характера рельефа и ситуации местности, а также от площади нивелируемой поверхности применяют различные способы нивелирования: по квадратам, параллельных линий, магистралей (полигонов) и другие. Наибольшее распространение получил способ нивелирования по квадратам. Данный способ применяют при топографической съемке открытых участков местности со спокойным рельефом в крупных масштабах (1:500; 1:5000) с малой (0,1; 0,5 м) высотой сечения рельефа с целью составления проекта вертикальной планировки и подсчета объемов земляных работ.

Вертикальная планировка - это изменение естественного рельефа земли путем срезки, подсыпки, смягчения уклонов и приспособления его для целей строительства. Вертикальная планировка участка подразумевает земляные работы: подсыпка, срез пластов земли, смягчение естественного рельефа земли.

Вертикальная планировка территории выполняется для подготовки территории под всевозможные задачи, от ландшафтного благоустройства парковой зоны с сохранением растительного грунта до сооружения системы отвода ливневых вод и паводков от фундаментов зданий. Какой бы ни был участок земли, независимо от его формы и уклона, вертикальная планировка участка необходима. Решением задачи отвода влаги от фундамента, необходимо обеспечить полноценное снабжение водой зеленые насаждения. И для этого необходимо выполнить работы по вертикальной планировке, чтобы территория имела лучший вид, а гигиеническое состояние грунта было отменным. Чтобы достичь такого результата, необходим проект вертикальной планировки участка, что в свою очередь требует тщательного изучения и исследований территории.

С помощью вертикальной планировки строительного участка можно решить задачу высотной организации рельефа будущего объекта, увязать отметки, расположенные на территории объекта с отметками, принадлежащими прилегающим улицам, проездам и т.д. Если это необходимо, основываясь на вертикальной планировке объекта, в генеральном плане по благоустройству и озеленению участка вносятся необходимые коррективы: например, изменения в направлении тротуаров, конфигурации площадок и т.п. Проект вертикальной планировки может быть разработан в случае, если строительство объекта осложнено нестандартным рельефом или для возведения сооружения, требуются сложные работы по выемке и насыпке грунта.

На практике вертикальная планировка осуществляется следующими методами:

· Метод красных (проектных) горизонталей, что на план в горизонталях, которые характеризуют имеющийся рельеф, наносят новые проектные горизонтали. На первом этапе прорабатывается вертикальная планировка территории (построение ее высотного каркаса) и составляется ее схема. Вторая стадия предполагает детальный проект вертикального решения с наведением новых красных горизонталей. Третья стадия - рабочая, разрабатывается картограмма земляных работ с учетом объемов ввозимого и вывозимого с объекта грунта. Вертикальная планировка таким методом выполняется на основе генерального плана объекта.

· Метод профилей заключается в том, что на существующий план территории наносят сетку, а каждая ее линия определяет направление профиля. В зависимости от желаемой точности подсчета назначают расстояние между смежными профилями. Черные отметки наносят на профили, которые составляются для горизонталей. А по результатам проектирования определяются проектные (красные) отметки на профилях, и получается начертание поверхности будущего рельефа. Недостаток этого метода - отсутствует наглядное изображение проектного рельефа территории, а баланс земляных работ становится известен только по окончании проекта планировки.

· Вертикальная планировка комбинированным методом объединяет два предыдущих. На план наносятся линии профилей, а затем с учетом проектных отметок профилей наносятся проектные диагонали. Такой метод распространен при проектировании улиц и площадей.

Вообще вертикальная планировка и работы по ее проектированию осуществляются на всех стадиях горизонтальной планировки. Вертикальная планировка предполагает такие укрупненные этапы, как оценка рельефа, составление схемы вертикальной планировки, что зависит от сложности и площади рельефа, разработка рабочих чертежей в масштабе, с помощью которых будут проводиться геодезические разбивочные работы.

Вертикальная планировка играет существенную роль при проектировании подземных инженерных сетей, зданий и сооружений. Каким бы ни был участок земли, независимо от уклона и его формы, необходимо осуществлять вертикальную планировку территории.

23 Теодолитная съемка местности. Назначение и сущность

При выполнении теодолитной съемки участка сначала создают съемочное обоснование в виде замкнутых или разомкнутых теодолитных ходов, точки ходов располагают равномерно как по границе участка, так и внутри него.

Затем выполняют геодезические измерения для определения взаимного положения (координат) этих точек. Расстояния между точками местности измеряют стальными мерными лентами (рулетками) или дальномерами различных видов, позволяющими достигать точности не грубее 1:2000. Теодолитную съемку применяют при землеустроительных и кадастровых работах, связанных с составлением контурных планов небольших участков, восстановлением границ землепользований, перенесением проектов землеустройства в натуру, мелиоративными работами и с решением различных инженерно-геодезических задач. При теодолитной съемке, как и при любых других видах съемки, придерживаются принципа «от общего к частному».

Объектами теодолитной съемки могут быть:

- все сельскохозяйственные угодья, которые подразделяются по их хозяйственному использованию на пашню, залежь, сенокос, пастбище, сад, ягодник, виноградник др.;

- не сельскохозяйственные угодья (леса, кустарники, болота, пески, каменистые места, солончаки и др.);

- естественные и искусственные формы рельефа (овраги, промоины, осыпи, обрывы, курганы, ямы и др.);

- населенные пункты, улицы, кварталы и отдельные здания,

хозяйственные дворы, фермы, летние лагеря, полевые станы, места

захоронений, памятники;

- промышленные объекты, общественные, научные и учебные заведения;

- полосы отвода железных и шоссейных дорог, автострады, грунтовые дороги, мосты;

- гидрографическая сеть: береговые линии рек, озер, морей,

водохранилищ, каналы, канавы, валы и дамбы.

После построения геодезической сети для теодолитной съемки или в процессе построения съемочной сети выполняют съемку контуров ситуации, применяя нижеописанные методы:

- Метод прямоугольных «координат (перпендикуляров) применяют при съемке вытянутых извилистых контуров ситуации или отдельных точек, примыкающих к теодолитному ходу.

- Полярный метод применяют на открытой местности при съемке небольших участков и отдельных контуров. Теодолит устанавливают над точкой теодолитного хода или в центре снимаемого участка. Метод угловых засечек чаще всего применяют при съемке точек, до которых невозможно измерить расстояние. Он заключается в том, что положение характерных точек контуров ситуации получают путем измерения горизонтальных углов теодолитом с двух-трех точек теодолитного хода. Углы засечек не должны быть меньше 40° и больше 140°. Если вместо углов измерены расстояния до снимаемой точки, то этот метод называется методом линейной засечки.

- Метод обхода применяют преимущественно при съемке крупных контуров (леса, кустарника, озера, пашни) в закрытой местности.

- Комбинированный метод заключается в том, что при съемке применяют одновременно несколько из рассмотренных методов. При производстве теодолитной съемки ведется абрис - схематический чертеж местности, в который вносятся результаты измерений.

Выполненные полевые измерения, их вычислительная обработка завершается графическим оформлением с целью получения плана теодолитной съемки.

Тахеометрическая съемка производится также как и теодолитная, на сравнительно небольшие участки и преимущественно в крупных масштабах (1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500). В организационно-техническом плане она имеет общие положения с теодолитной съемкой. В переводе с греческого слово «тахеометрия» означает «быстрое измерение», которое достигается тем, что при одном наведении зрительной трубы теодолита-тахеометра на рейку можно измерить три величины, характеризующие положение снимаемой точки в плане и по высоте: горизонтальное направление на эту точку, определяемое по лимбу горизонтального крута; расстояние от станции до снимаемой точки, измеряемое дальномером; превышение точки над станцией, отсчитываемое или вычисляемое по измеряемому углу наклона и расстоянию. Измерения могут быть непосредственными или автоматизированными. Под станцией (как и при любой съемке) понимается точка местности, над которой прибор установлен в рабочее положение. В поле измеряют горизонтальные углы, расстояния от прибора до рейки, углы наклона, составляют абрис. В камеральных условиях составляют план тахеометрической съемки. Причем он может составляться другим исполнителем, который не участвовал в полевых работах. Задача исполнителя тахеометрической съемки состоит в правильном выборе количества и положения характерных точек снимаемых контуров и пикетов для изображения рельефа. Это требует от исполнителя высокой квалификации и аккуратности при полевых и камеральных работах.

Съемочным обоснованием тахеометрической съемки являются точки тахеометрических ходов, опирающихся на пункты геодезического обоснования с известными плановыми и высотными координатами. Съемка ситуации и рельефа производится полярным способом, как правило, одновременно с проложением тахеометрического хода (аналога теодолитного хода, когда расстояния между точками измеряют дальномером, а превышения методом тригонометрического нивелирования). Следовательно, тахеометрическая съемка, как и другие геодезические съемки, выполняется по принципу перехода от общего к частному. Тахеометрическая съемка производится, как правило, для построения в крупных масштабах планов сравнительно небольших участков: при кадастровых работах, дорожных изысканиях, для составления проектов различного строительства (мостов, шлюзов, небольших плотин и др.

24 Буссольная съемка местности. Назначение и сущность.

Буссольная съемка в землеустройстве широко применяется при составлении планов небольших участков, особенно при проведении почвенных, геоботанических, мелиоративных и других специальных обследований, при организации территории пастбищ, сенокосов и т.д. Буссольная съемка применяется в тех случаях, когда не требуется большая точность планов и карт, но необходимо быстро получить графическое отображение участка местности.

Буссольную съемку следует начинать с осмотра участка местности, выбора характерных (поворотных) точек, составления глазомерной схемы участка, закрепления точек на местности (колышки, столбы и пр.). Расстояние между характерными точками рекомендуется от 50 до 200 м, а число сторон в буссольном полигоне не должно превышать 20—25.

При буссольной съемке прокладываются замкнутые и разомкнутые буссольные ходы. Замкнутый буссольный ход состоит из ломаных линий, образующих многоугольник (полигон), разомкнутый буссольный ход - из ряда линий, опирающихся на две исходные точки. Буссольный ход, опирающийся на одну исходную точку, принято называть висячим. Исходной называют такую точку местности, положение которой определено заранее, или известны ее координаты.

Буссоль переносится, а при необходимости устанавливается последовательно на каждой поворотной точке снимаемого участка по ходу часовой стрелки, где и определяются прямые и обратные азимуты, румбы каждой линии.

Для получения горизонтальных проложений одновременно используются: эклиметр для измерения вертикальных углов, мерная лента (рулетка) для измерения длины линий.

Результаты буссольной съемки, измерений длин линий и вертикальных углов записываются в специальном журнале полевых измерений, зарисовывается ситуация (абрис) и проводится камеральная обработка полученных данных.

В геодезии принято различать следующие способы буссольной съемки.

Полярный способ - буссоль устанавливается в центре снимаемого контура или на одной из его характерных точек, называемой полюсом. Этот способ широко используется на открытой местности, где путем последовательного визирования на характерные точки 1, 2, 3, 4, 5 определяют азимуты или румбы линий, соединяющих полюс с этими точками. Одновременно измеряют расстояния мерной стальной лентой.

Способ засечек — в его основе лежит отбор линий базиса. Буссоль устанавливается на концах базиса, где определяется азимут (румб) направлений на заданную точку. Угол засечки должен быть не менее 30° и не более 150°; такой способ съемки называется прямой угловой засечкой.

Одновременно с определением направления линий (азимутов, румбов) и длин линий производят съемку внутренней ситуации. Съемка ситуации иногда требует дополнительного проложения ходов и засечек.

Итогом проведения буссольной съемки после камеральной обработки данных является составление плана съемк

25 Тахеометрическая съемка местности. Назначение и сущность

Тахеометрическая съемка – топографическая съемка, выполняемая с помощью теодолита или тахеометра и дальномерной рейки (вехи с призмой), в результате которой получают план местности с изображением ситуации и рельефа.

Тахеометрическая съемка выполняется самостоятельно для создания планов или цифровых моделей небольших участков местности в крупных масштабах (1: 500 – 1: 5000) либо в сочетании с другими видами работ, когда выполнение стереотопографической или мензульной съемок экономически нецелесообразно или технически затруднительно. Ее результаты используют при ведении земельного или городского кадастра, для планировки населенных пунктов, проектирования отводов земель, мелиоративных мероприятий и т.д. Особенно выгодно ее применение для съемки узких полос местности при изысканиях трасс каналов, железных и автомобильных дорог, линий электропередач, трубопроводов и других протяженных линейных объектов.

Слово «тахеометрия» в переводе с греческого означает «быстрое измерение». Быстрота измерений при тахеометрической съемке достигается тем, что положение снимаемой точки местности в плане и по высоте определяется одним наведением трубы прибора на рейку, установленную в этой точке. Тахеометрическая съемка выполняется обычно с помощью технических теодолитов или тахеометров.

При использовании технических теодолитов сущность тахеометрической съемки сводится к определению пространственных полярных координат точек местности и последующему нанесению этих точек на план. При этом горизонтальный угол B между начальным направлением и направлением на снимаемую точку измеряется с помощью горизонтального круга, вертикальный угол v – вертикального круга теодолита, а расстояние до точки D – дальномером. Таким образом, плановое положение снимаемых точек определяется полярным способом (координатами в, d), а превышения точек – методом тригонометрического нивелирования.

Преимущества тахеометрической съемки по сравнению с другими видами топографических съемок заключаются в том, что она может выполняться при неблагоприятных погодных условиях, а камеральные работы могут выполняться другим исполнителем вслед за производством полевых измерений, что позволяет сократить сроки составления плана снимаемой местности. Кроме того, сам процесс съемки может быть автоматизирован путем использования электронных тахеометров, а составление плана или ЦММ – производить на базе ЭВМ и графопостроителей. Основным недостатком тахеометрической съемки является то, что составление плана местности выполняется в камеральных условиях на основании только результатов полевых измерений и зарисовок. При этом нельзя своевременно выявить допущенные промахи путем сличения плана с местностью

26 Дистанционные съемки местности. Виды. Назначение и сущность

Выделяют съемки наземные, включающие геометрические измерения непосредственно на местности, и дистанционные аэрокосмические, проводимые путем регистрации электромагнитного излучения земной поверхности или отраженного ею, обработку полученных материалов и графические построения. При дистанционных съемках съемочные системы, принимающие информацию, удалены от земной поверхности на значительные расстояния от сотен метров до тысяч километров.

Приемниками информации служат фотографические и телевизионные камеры и другие приборы, установленные на летательных аппаратах. Съемка, производимая с самолета вертолета, называется аэросъемкой. Съемка аппаратурой, находящейся за пределами земной атмосферы на искусственном спутнике Земли, орбитальной станции, космическом корабле, называется космической съемкой. Материалы космической съемки используют в целях изучения природных ресурсов

Земли, а также для создания карт малоизученных и труднодоступных районов и при обновлении обзорно-топографических карт. Для картографирования земной поверхности широко применяется фотосъемка, материалы которой содержат большой объем информации и по ряду свойств близки к картам обзорность, наглядность, наличие масштаба и др Наземными методами ныне создаются лишь планы и карты небольших участков местности, когда проведение аэрофотосъемки нерентабельно и при осуществлении инженерных задач строительство крупных сооружений

27 Способы определения площади участков местности

Существует три способа определения площади участков: геометрический, аналитический и механический. На местности применяют два первых способа, на картах и планах - все три способа.

Геометрический способ - это вычисление площади геометрических фигур по длинам сторон и углам между ними, значения которых можно получить только из измерений.

Геометрический способ определения площади участков

При наличии прямоугольных координат X и Y вершин n-угольника площадь участка можно вычислить по формулам аналитической геометрии.

Аналитический способ определения площади участков

Механический способ определения площади - это измерение на карте или плане площади участка с произвольными границами при помощи специального прибора - планиметра.

Механический способ определения площади. Теория полярного планиметра

Геометрический смысл постоянных планиметра

Участок местности в общем случае имеет неровную поверхность, и поэтому в геодезии различают площадь физической поверхности участка и площадь проекции участка на горизонтальную плоскость.

Редуцирование площади участка

Относительное искажение площади участка зависит только от угла наклона; при этом форма участка и его расположение в плоскости не влияют на величину искажения. Если угол наклона плоскости неизвестен, то абсолютное искажение площади можно получить по известным координатам и отметкам поворотных точек контура участка. Если же поверхность участка имеет произвольно сложную форму, то участок нужно разделить на несколько частей желательно треугольной формы, каждая из которых имеет постоянный угол наклона к горизонту, вычислить искажения площади для всех частей и найти их сумму.

28 Системы глобального позиционирования. Назначение. Виды навигационных систем

Аббревиатура GPS в настоящее время на устах практически у каждого пользователя мобильного телефона, но не каждый понимает, что это такое и как работает. Данный материал поможет разобраться, что такое GPS навигация и как она работает!? Начнём с истории и целей создания системы глобального позиционирования GPS.

Когда у нас наконец-то появился ярко-желтый гаджет, на котором большими буквами было написано Garmin, радости не было предела. Хотя по сегодняшним меркам возможности того простенького прибора были очень и очень ограниченными -- приходилось снимать координаты, а потом самостоятельно находить их на карте. Современные GPS-приемники способны на гораздо большее.

Это как пример того как сейчас ушли вперед технологии системы глобального позиционирования, но сам основной принцип такой же как много лет назад, поэтому рассмотр основ я произведу начиная с самых простых механизмов системы.

Также я проведу анализ того по каким конкретно схемам и последовательностям работают эти устройства с помощью которых мы видим своё местонахождение на экранах самих приемников.

Рассмотрю где и как можно применять GPS технологии, как они могут пригодиться в повседневной жизни. Выявлю её недостатки и особенности.

А также дам некоторые исторические справки и собственные комментарии относительно некоторых разделов этого реферата.

1. История развития системы GPS (Global Positioning System)

Навигационная система Global Positioning System (GPS) является частью комплекса NAVSTAR, который разработан, реализован и эксплуатируется Министерством обороны США. Разработка комплекса NAVSTAR (NAVigation Satellites providing Time And Range - навигационная система определения времени и дальности) была начата ещё в 1973 году, а уже 22 февраля 1978 года был произведён первый тестовый запуск комплекса, а в марте 1978 года комплекс NAVSTAR начали эксплуатировать. Первый тестовый спутник был выведен на орбиту 14 июля 1974 года, а последний из 24 необходимых спутников для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 году. Гражданский сегмент военной спутниковой сети NAVSTAR принято называть аббревиатурой GPS, коммерческая эксплуатация системы в сегодняшнем виде началась в 1995 году.

Спустя более 20-ти лет с момента тестового запуска системы GPS и 5-ти лет с момента начала коммерческой эксплуатации Глобальной системы позиционирования GPS, 1 мая 2000 года министерство обороны США отменило особые условия пользования системой GPS, существовавшие до тех пор. Американские военные выключили помеху (SA - selective availability), искусственно снижающую точность гражданских GPS приёмников, после чего точность определения координат с помощью бытовых навигаторов возросла как минимум в 5 раз. После отмены американцами режима селективного доступа точность определения координат с помощью простейшего гражданского GPS навигатора составляет от 5 до 20 метров (высота определяется с точностью до 10 метров) и зависит от условий приема сигналов в конкретной точке, количества видимых спутников и ряда других причин. Приведенные цифры соответствуют одновременному приему сигнала с 6-8 спутников. Большинство современных GPS приёмников имеют 12-канальный приемник, позволяющий одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников. Военное применение навигации на базе NAVSTAR обеспечивает точность на порядок выше (до нескольких миллиметров) и обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование.

Основой системы GPS являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км. Спутники GPS обращаются вокруг Земли за 12 часов, их вес на орбите составляет около 840 кг, размеры - 1.52 м. в ширину и 5.33 м. в длину, включая солнечные панели, вырабатывающие мощность 800 Ватт. 24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы навигации GPS в любой точке земного шара. Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено числом 37. В настоящий момент на орбите находится 32 спутника, 24 основных и 8 резервных на случай сбоев.

Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной управляющей станции (Master Control Station - MCS), которая находится на базе ВВС Шривер, шт. Колорадо, США. С нее осуществляется управление системой навигации GPS в мировом масштабе. База ВВС Шривер (Schriever) является местом размещения 50-го космического соединения США - подразделения командования воздушно-космических сил.

Наземная часть системы GPS состоит из десяти станций слежения, которые находятся на островах Кваджалейн и Гавайях в Тихом океане, на острове Вознесения, на острове Диего-Гарсия в Индийском океане, а также в Колорадо-Спрингс, в мысе Канаверел, шт. Флорида и т.д.. Количество наземных станций непрерывно растет, на всех станциях слежения используются приемники GPS для пассивного слежения за навигационными сигналами всех спутников. Информация со станций наблюдения обрабатывается на главной управляющей станции MCS и используется для обновления эфемерид спутников. Загрузка навигационных данных, состоящих из прогнозированных орбит и поправок часов, производится для каждого спутника каждые 24 часа.

Система Глобального Позиционирования (GPS или Global Positioning System) является спутниковой и работает под управлением Министерства Обороны США. Система является глобальной, всепогодной и обеспечивает возможность получения точных координат и времени 24 часа в сутки.

2. Введение в основы GPS

2.1 Как работает GPS

Основы системы GPS можно разбить на пять основных подпунктов:

Спутниковая трилатерация - основа системы

Спутниковая дальнометрия - измерение расстояний до спутников

Точная временная привязка - зачем нужно согласовывать часы в приёмнике и на спутнике и для чего требуется 4-й космический аппарат

Расположение спутников - определение точного положения спутников в космосе

Коррекция ошибок - учёт ошибок вносимых задержками в тропосфере и ионосфере

1 Спутниковая трилатерация

Точные координаты могут быть вычислены для места на поверхности Земли по измерениям расстояний от группы спутников (если их положение в космосе известно). В этом случае спутники являются пунктами с известными координатами. Предположим, что расстояние от одного спутника известно и мы можем описать сферу заданного радиуса вокруг него.

Если мы знаем также расстояние и до второго спутника, то определяемое местоположение будет расположено где-то в круге, задаваемом пересечением двух сфер.

Третий спутник определяет две точки на окружности.

Теперь остаётся только выбрать правильную точку. Однако одна из точек всегда может быть отброшена, так как она имеет высокую скорость перемещения или находится на или под поверхностью Земли. Таким образом, зная расстояние до трёх спутников, можно вычислить координаты определяемой точки

29Понятие о числовых и математических моделях местности

Как модель объекта конкретной предметной области она должна содержать специальную информацию о данной предметной области: элементы координатного и атрибутного описания (см. далее), характеризующие как саму предметную область, так и индивидуальные свойства моделируемых объектов.

Как модель вообще ЦММ должна быть определена на известном классе моделей, т.е. она должна иметь вполне определенную структуру и содержать в своей основе одну из базовых моделей данных. Из этого свойства следует, что ЦММ должна обладать общими свойствами безотносительно к предметной области. Следовательно, логическая структура модели, с одной стороны, должна содержать индивидуальные свойства объектов, с другой - не вступать в противоречие с существующими методами описания и использования моделей данных.

ЦММ должна быть оптимально организована и удобна при работе на ЭВМ. Это означает, что для полной реализации модели должна быть определена ее физическая структура.

Как элемент базы данных ЦММ должна быть пригодна для моделирования, многократного использования, анализа и решения раз­личных задач. Отсюда следует, что модель должна содержать дополнительную информацию для ее многократного использования. Другими словами, она должна по возможности содержать свойства группы объектов, а не одного объекта.

Такая организация подразумевает создание базы данных не как хранилища или архива единичных ЦММ, а как проведение дополнительных исследований для выявления класса моделей, к которому принадлежит ЦММ и формирование баз данных для классов и типов цифровых моделей. Кроме того, обязательным является определение и установление связей между разными ЦММ одного или разных классов.

Четвертое свойство ЦММ должно быть учтено при организации информационной основы ГИС. Обобщенное описание цифровых моделей местности должно выполняться на уровне типов, т.е. для этого необходимы предварительный анализ и последующая максимальная типизация пространственных объектов.

Индивидуальные свойства конкретного объекта должны выражаться на уровне знаков. Такое сочетание индивидуального и обобщенного описания в теории моделей данных (знак – тип) известно под названием классификация. Следовательно, для полного создания цифровой модели местности должна быть предварительно разработана система классификации или некий классификато

30 Создание мелкомасштабных карт

Земля – это физическое тело, вращающееся в пространстве вокруг оси, наклоненной к плоскости эклиптики под углом 66º33´. Для создания плоских географических карт и нанесения на них объектов земной поверхности необходима математическая определенность, т.е. установление строгой функциональной зависимости между географическими координатами точек шарообразной поверхности Земли и прямоугольными координатами тех же точек на плоской карте.

Для перехода от физической поверхности Земли к её изображению на плоскости необходимо осуществить следующие действия:

1. Спроектировать физическую (топографическую) поверхность планеты, имеющую сложную конфигурацию, на условную, геометрически более простую поверхность.

2. Уменьшить эту условную поверхность до нужного масштаба и получить, таким образом, модель Земли.

3. Развернуть уменьшенную модель Земли на плоскости.

Фигура Земли как планеты весьма сложна, разные точки на ее поверхности находятся на разном расстоянии от центра Земли. Говорят, что Земля имеет уникальную форму, которая называется геоид. Геоид – это фигура, образованная Уровенной поверхностью Мирового океана в спокойном состоянии, мысленно продолженной по материки. Форма геоида очень сложна, точно описать ее уравнениями трудно, поэтому в картографии для создания математической основы географических карт поверхность геоида заменяют близкой к ней по форме поверхностью эллипсоида.

Эллипсоид – это геометрическая фигура, образованная вращением эллипса вокруг его малой оси. В разных странах для создания карт применяются эллипсоиды, имеющие на территории страны наибольшее количество точек соприкосновения с поверхностью геоида. Поэтому значения элементов земных референц-эллипсоидов в разных странах несколько отличаются. (Кларка, Эйри, Хейфорда)

В России принят референц-эллипсоид Федора Николаевича Красовского, вычисленный в 1940 г. Его параметры таковы:

- большая полуось (а) = 6 378 245 м

- малая полуось (б) = 6 356 863 м

- разность полуосей а - б = 21 382 м

- сжатие составляет (а – б) : а = 1:298,3.

Вычисление и уточнение размеров земного эллипсоида продолжается и в настоящее время, Теперь для этого используются спутниковое зондирование и точные гравиметрические измерения.

Не только размеры земного эллипсоида, но и его положение относительно геоида может быть разным. Точка, в которой нормаль геоида совмещена с отвесной линией, считается началом плановых координат (рисунок). В разных странах оно также разное. В России за начало плановых координат принят центр круглого зала главного здания Пулковской обсерватории, а за начало высот – ноль Кронштадского футштока на западной оконечности острова Котлин в Балтийском море.

Размеры земного эллипсоида и принятое начало координат составляют геодезическую основу карт, от которой зависит положение точек земной поверхности, изображаемых на картах.

Таким образом, проектирование точек физической поверхности Земного шара производится на эллипсоид по нормалям, которые перпендикулярны к принятой условной математической поверхности референц-эллипсоида. Положение спроектированных на земной эллипсоид точек определяется их географическими координатами – широтой и долготой.

Географическая широта (φ) – это угол между плоскостью экватора и нормалью данной точки, измеряется в градусах от ноля до 90º, широта бывает северная и южная.

Георафическая долгота (λ) – это двугранный угол между плоскостью нулевого (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана данной точки, измеряется от нуля до 180º, долгота бывает западная и восточная.

Для лучшего осмысления процесса перехода от поверхности эллипсоида к плоскости необходимо поработать с моделью Земли, которая, при уменьшении в десятки миллионов раз мало отличается от шара